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拡張現実/仮想現実 (AR/VR) システムは、エンターテイメント、教育、ヘルスケア、その他の産業用途など、さまざまな分野でますます使用されています。これらのテクノロジーを使用すると、ユーザーは仮想空間で複雑なタスクや外科手術をシミュレーションできます。センシング技術により、高度かつ高精度な位置検出・動き検出により、仮想空間での臨場感を得ることができます。最新のAR/VRシステムでは、ToF（Time-of-Flight）技術を利用して物体までの距離を測定しており、超音波深度測定トランスデューサが大きな注目を集めています。
拡張現実/仮想現実 (AR/VR) システムは、エンターテイメント、教育、ヘルスケア、その他の産業用途など、さまざまな分野でますます使用されています。これらのテクノロジーを使用すると、ユーザーは仮想空間で複雑なタスクや外科手術をシミュレーションできます。センシング技術により、高度かつ高精度な位置検出・動き検出により、仮想空間での臨場感を得ることができます。最新のAR/VRシステムではToF（Time-of-Flight）技術を利用して物体までの距離を測定しており、超音波センサーが大きな注目を集めています。
AR/VRのさらなるリアル化への挑戦：超音波センサーの小型化
2016年にはさまざまなヘッドマウントディスプレイ（HMD）AR/VRヘッドセットが手頃な価格で入手可能になり始め、世界のAR/VR市場は大幅に成長し、2025年までに市場規模は110億米ドルを超えると見込まれています（出典：富士カムリ総合「2017年のAR/VR関連市場の将来展望」）研究）。 AR / VR システムは、これまで主にゲームなどのエンターテインメント用途に使用されてきましたが、組立、製造、輸送、小売、教育、ヘルスケアなどの他の分野での使用が増加すると予想されています。
世界のAR/VR市場
最新のAR/VRシステムを使用し、仮想空間上で複雑な手術をシミュレーションすることができます。 6 自由度 (6-DoF1) のヘッドマウント ディスプレイとハンド コントローラーにより、このアプリケーションが可能になります。これにより、仮想空間における人間の動きと現実空間における人間の動きとをシームレスに合成することができる。これは、ToF 方式を使用して物体までの距離を測定する、ポジション トラッキング 2 と呼ばれるセンサー ベースのテクノロジーによるものです。
ToF 超音波距離トランスデューサ技術は、光、赤外線、または超音波が物体から反射されてセンサーに戻ってくるまでの時間差に基づいて、物体までの距離を測定します。光学式 ToF 技術でも赤外線 ToF 技術でも、精度は非常に高いものの、障害物がある場合の測定には使用できません。ガラスやその他の透明な物体からの距離を測定するのに適しています。超音波ToF技術は、物体の反射率が高い場合でも、物体までの距離を正確に測定でき、この技術は物体の照明条件、サイズ、色の影響を受けません。従来の超音波ToFセンサーは複雑な信号処理が必要であり、家電製品に組み込むには大きすぎます。
超小型 MEMS ベースのセンサーによる ToF ソリューション
この課題に対する TDK のソリューションは、従来の超音波 ToF センサーのわずか 1,000 分の 1 のサイズである新しい超小型超音波 ToF センサーである CH-101 です。世界初のMEMSベースの超音波センサーとして。これは、圧電マイクロメカニカル超音波トランスデューサー (PMUT3) とエネルギー効率の高い DSP (デジタル信号処理) 4)、低電力 CMOS ASIC5 をわずか 3.5 x 3.5 x 1.25 mm の小型パッケージに組み合わせた、真に画期的な製品です。
CH-101 は、PMUT、高効率 DSP (デジタル シグナル プロセッサ)、および低電力 CMOS ASIC をわずか 3.5 x 3.5 x 1.25 mm の小型パッケージに組み合わせています。 one.コウモリは、パルス状の超音波を送信し、物体からのエコーを受信することで、物体の位置や相対速度を検出するため、物体にぶつからずに暗闇の中を自由に飛び回ることができます。この方法はエコーロケーションと呼ばれ、同じ原理が超音波センサーの位置追跡にも使用されます。
CH-101 には、超音波パルスを発し、センサーの視野内の物体からのエコーを受信できる PMUT が組み込まれています。さまざまな信号処理と組み合わせることで、物体の距離や位置の検出、物体の存在の検知、衝突の回避など、さまざまな用途に使用できます。また、消費電力も従来の超音波センサーの100分の1と非常に低く、優れた環境性能を発揮します。
VR システムに基づく既存の光学式超音波センサーは、外部センサーと有線ヘッドセットおよびコントローラーを組み合わせています。前者は赤外線を放射し、後者は赤外線に反応してユーザーの位置を特定します。 200KHz超音波振動子を使用したVRシステムにより、ヘッドセットとコントローラーだけでVR体験が可能です。 CH-101 超音波センサーは、HTC が開発した独立型ヘッドセットであるフォーカス プラス オールインワンに使用できます。
超音波センサ「CH-101」は最大検出距離100cm、2019年末に量産開始予定の新製品「CH-201」は最大検出距離500cmに対応します。 MEMS技術の利用により、センサーのサイズはこれまでにないほど小さくなり、AR/VRヘッドセット、スマートホーム、ドローン、ロボット、スマートフォン、ウェアラブルデバイスなどの一連のアプリケーションの実現が期待されています。
CH-101はMEMSベースの超音波センサーです。光学式ToFセンサーとは異なり、対象物の大きさ、色、透明度の影響を受けることなく、対象物までの距離を正確に測定できます。また、周囲の騒音や騒音などの環境ノイズの影響を受けません。
